Tag: Jowisz

Ta egzoplaneta wielkości Jowisza jest niezwykła z kilku powodów

Radosław B. AMBROŻY

W ostatnich badaniach opublikowanych w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zespół międzynarodowych naukowców zbadał egzoplanetę TOI-4860 b, która znajduje się około 80 parseków (261 lat świetlnych) od Ziemi i ma okres orbitalny około 1,52 dnia wokół małomasywnej gwiazdy lub gwiazdy mniejszej niż nasze Słońce. Egzoplanety krążące tak blisko swoich gwiazd macierzystych nie są rzadkością i powszechnie znane są jako “gorące Jowisze”.

Jednak TOI-4860 b jest wyjątkowa ze względu na jej względny rozmiar w porównaniu do swojej gwiazdy macierzystej, a także niższe temperatury powierzchni w porównaniu do “gorących jowiszów” i posiadanie dużych ilości ciężkich pierwiastków. Te atrybuty są powodem, dla którego naukowcy klasyfikują TOI-4680 b jako “ciepłego Jowisza” i mogą rzucić wyzwanie tradycyjnym modelom formowania się układów planetarnych, oferując jednocześnie nowy wgląd w takie procesy.

Zgodnie z kanonicznym modelem formowania się planet, im mniej masy ma gwiazda, tym mniej masywny jest dysk materii wokół tej gwiazdy. Ponieważ planety powstają z tego dysku, powszechnie oczekiwano, że planety o dużej masie, takie jak Jowisz, nie powstaną. Byliśmy jednak ciekawi tego i chcieliśmy sprawdzić kandydatów na planety, aby sprawdzić, czy jest to możliwe. TOI-4860 jest naszym pierwszym potwierdzeniem i najmniejszą masywną gwiazdą, na której znajduje się tak masywna planeta.mówi dr George Dransfield, który niedawno złożył pracę doktorską na Uniwersytecie w Birmingham i jest współautorem badań.

Do badań naukowcy wykorzystali niezliczone obserwatoria i instrumenty, w tym TRAPPIST-South/North, SPECULOOS South Observatory i MuSCAT3, do zebrania danych fotometrycznych i spektroskopowych na temat kilku tranzytów TOI-4860 b przechodzących przed gwiazdą macierzystą.

Ostatecznie naukowcy obliczyli, że TOI-4860 b ma około 0,76 promienia Jowisza, podczas gdy jego gwiazda macierzysta ma około 0,34 promienia naszego Słońca. Dla porównania, promień Jowisza wynosi około 70 000 kilometrów, podczas gdy promień Słońca wynosi około 700 000 kilometrów, co czyni promień Jowisza około 10 procent naszego Słońca. Korzystając z tych liczb, stawia to promień TOI-4860 b na około 53 200 kilometrów z promieniem gwiazdy macierzystej na 238 000 kilometrów, co oznacza, że promień TOI-4860 b wynosi około 22% swojej gwiazdy macierzystej, czyli ponad dwukrotnie większy promień między Jowiszem a naszym Słońcem. Ale w jaki sposób tak duża egzoplaneta powstała wokół tak małej gwiazdy?

Wskazówka tego, co mogło się wydarzyć, jest ukryta we właściwościach planetarnych, które wydają się szczególnie wzbogacone w ciężkie pierwiastki. Wykryliśmy coś podobnego również w gwieździe macierzystej, więc jest prawdopodobne, że obfitość ciężkich pierwiastków katalizowała proces formowania się planet.powiedział dr Amaury Triaud, który jest profesorem egzoplanetologii na Uniwersytecie w Birmingham i głównym autorem badania.

Naukowcy ustalili, że TOI-4860 b zawiera ciężkie pierwiastki w oparciu o jego gęstość 1,55 razy większą niż Jowisz, który składa się głównie z lżejszych pierwiastków, takich jak wodór i hel.

Opierając się na tych odkryciach, szczególnie odnoszących się do dużego promienia TOI-4860 b w porównaniu z jej gwiazdą macierzystą, naukowcy odnoszą się do TOI-4860 b jako “gorącego Jowisza”, ponieważ jego temperatura powierzchni wynosi około 350 stopni Celsjusza (662 stopni Fahrenheita), znacznie mniej niż “gorące Jowisze”, z których niektóre mogą osiągnąć 2750 stopni Celsjusza po ich dziennej stronie. Wcześniejsze badania wykazały, że ciepłe Jowisze mają okresy orbitalne dłuższe niż 10 dni, a także ich systemy, w których znajdują się dodatkowe planety. Tak więc TOI-4860 zapewnia astronomom unikalną okazję do zbadania tych unikalnych egzoplanet i uzyskania wglądu w ich powstawanie i ewolucję.

Naukowcy otrzymali czas na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile, który planują wykorzystać w nadziei na zidentyfikowanie dodatkowych ciepłych Jowiszów, a nawet egzoplanet o podobnych charakterystykach.

Przykłady innych potwierdzonych ciepłych Jowiszów to EPIC 211418729 b i EPIC 211442297 b. Oba zostały odkryte w 2017 roku i znajdują się około 1 569 i 1 360 lat świetlnych od Ziemi z przybliżonymi temperaturami powierzchni odpowiednio 445,85 stopni Celsjusza i 408,85 stopni Celsjusza. W 2019 roku astronomowie potwierdzili istnienie TOI-677 b, która jest egzoplanetą wielkości Jowisza znajdującą się około 463 lata świetlne od Ziemi o przybliżonej temperaturze powierzchni 979 stopni Celsjusza.

Hubble monitoruje zmieniającą się pogodę i pory roku na Jowisze i Uranie

Radosław B. AMBROŻY

Od czasu wystrzelenia w 1990 roku, Kosmiczny Teleskop Hubble’a jest międzyplanetarnym obserwatorem pogody, obserwującym głównie gazowe planety zewnętrzne i ich ciągle zmieniające się atmosfery. Misje sond kosmicznych NASA na planety zewnętrzne dały nam bliskie spojrzenie na te atmosfery, ale ostrość i czułość Hubble’a utrzymuje niezmącone oko na kalejdoskop złożonych działań w czasie. W ten sposób Hubble uzupełnia obserwacje z innych sond kosmicznych, takich jak Juno, obecnie krążąca wokół Jowisza; wycofana misja Cassini na Saturna oraz sondy Voyager 1 i 2, które łącznie przeleciały obok wszystkich czterech olbrzymich planet w latach 1979-1989.

Zainaugurowany w 2014 roku projekt Outer Planet Atmospheres Legacy (OPALProgram) dostarcza nam corocznych widoków gazowych olbrzymów.

Jowisz
Prognoza dla Jowisza to burzowa pogoda na niskich północnych szerokościach geograficznych. Widoczny jest wyraźny ciąg naprzemiennych burz, tworzących “ulicę wirową”, jak nazywają ją niektórzy astronomowie planetarni. Jest to wzór falowy zagnieżdżonych antycyklonów i cyklonów, połączonych ze sobą jak w maszynie z naprzemiennymi biegami poruszającymi się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jeśli burze zbliżą się do siebie wystarczająco blisko, w bardzo mało prawdopodobnym przypadku fuzji, mogą zbudować jeszcze większą burzę, potencjalnie rywalizującą z obecnym rozmiarem Wielkiej Czerwonej Plamy. Naprzemienny wzór antycyklonów i cyklonów zapobiega łączeniu się pojedynczych burz. Aktywność jest również widoczna wewnątrz tych burz; w 1990 roku Hubble nie widział żadnych cyklonów ani antycyklonów z wbudowanymi burzami, ale te burze pojawiły się w ostatniej dekadzie. Silne różnice kolorów wskazują, że Hubble widzi również różne wysokości i głębokości chmur.

Pomarańczowy księżyc Io fotobombuje ten widok wielobarwnych wierzchołków chmur Jowisza, rzucając cień na zachodnią krawędź planety. Rozdzielczość Hubble’a jest tak ostra, że może zobaczyć cętkowany pomarańczowy wygląd Io, związany z licznymi aktywnymi wulkanami. Wulkany te zostały po raz pierwszy odkryte, gdy sonda kosmiczna Voyager 1 przeleciała w 1979 roku. Stopione wnętrze księżyca pokrywa cienka skorupa, przez którą wulkany wyrzucają materiał. Siarka przybiera różne odcienie w różnych temperaturach, dlatego powierzchnia Io jest tak kolorowa. To zdjęcie zostało zrobione 12 listopada 2022 roku.

Legendarna Wielka Czerwona Plama na Jowiszu zajmuje centralne miejsce na tym widoku. Chociaż wir ten jest wystarczająco duży, aby pochłonąć Ziemię, w rzeczywistości skurczył się do najmniejszych rozmiarów, jakie kiedykolwiek był, w porównaniu z zapisami obserwacyjnymi sprzed 150 lat. Lodowy księżyc Jowisza, Ganimedes, przechodzi przez olbrzymią planetę na dole po prawej. Nieco większy od planety Merkury, Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym. Jest to świat pokryty kraterami o powierzchni głównie lodu wodnego z widocznymi przepływami lodowcowymi napędzanymi wewnętrznym ciepłem.

Uran
Planetarny dziwak Uran toczy się po boku wokół Słońca, poruszając się po 84-letniej orbicie, zamiast obracać się w bardziej pionowej pozycji, jak robi to Ziemia. Uran ma dziwnie przechyloną “poziomą” oś obrotu ustawioną pod kątem zaledwie ośmiu stopni od płaszczyzny orbity planety. Jedna z ostatnich teorii sugeruje, że Uran miał kiedyś masywny księżyc, który grawitacyjnie zdestabilizował go, a następnie uderzył w niego. Inne możliwości obejmują gigantyczne uderzenia podczas formowania się planet, a nawet olbrzymie planety wywierające na siebie rezonansowe momenty obrotowe w czasie. Konsekwencje nachylenia planety są takie, że przez okresy czasu trwające do 42 lat części jednej półkuli są całkowicie pozbawione światła słonecznego. Kiedy sonda kosmiczna Voyager 2 odwiedziła ją w 1980 roku, południowy biegun planety był skierowany niemal bezpośrednio na Słońce. Najnowsze zdjęcie Hubble’a pokazuje biegun północny skierowany teraz w stronę Słońca.

Zdjęcie Urana wykonane przez Hubble’a w 2014 roku, siedem lat po równonocy wiosennej na północy, kiedy Słońce świeciło bezpośrednio nad równikiem planety i pokazuje jedno z pierwszych zdjęć z programu OPAL. Liczne burze z metanowymi chmurami kryształów lodu pojawiają się na środkowych północnych szerokościach geograficznych ponad niebieskozielonymi dolnymi warstwami atmosfery planety. Hubble sfotografował układ pierścieni z boku w 2007 roku, ale pierścienie zaczynają się otwierać siedem lat później na tym zdjęciu. W tym czasie planeta miała wiele małych burz, a nawet słabe pasma chmur.

Jak widać w 2022 roku, północny biegun Urana pokazuje pogrubioną fotochemiczną mgłę, która wygląda podobnie do smogu nad miastami. Kilka małych burz można zobaczyć w pobliżu krawędzi polarnej granicy mgły. Hubble śledzi rozmiar i jasność północnej czapy polarnej i z roku na rok staje się coraz jaśniejsza. Astronomowie rozplątują wiele efektów – od cyrkulacji atmosferycznej, właściwości cząstek i procesów chemicznych – które kontrolują zmiany atmosferycznej czapy polarnej wraz z porami roku. Podczas równonocy Urana w 2007 roku żaden z biegunów nie był szczególnie jasny. Gdy północne przesilenie letnie zbliża się w 2028 roku, czapa może stać się jeszcze jaśniejsza i będzie skierowana bezpośrednio na Ziemię, umożliwiając dobre widoki pierścieni i bieguna północnego; System pierścieni pojawi się wtedy twarzą do przodu.

Dlaczego regiony trojańskie Jowisza mają tak nierówno rozmieszczone planetoidy?

Radosław B. AMBROŻY

Układy gwiezdne ewoluują, zwłaszcza na wczesnym etapie ich życia. Podczas gdy ta ewolucja jest głównie napędzana przez grawitację, niektóre części naszego Układu Słonecznego są trudne do zrozumienia – zwłaszcza w jaki sposób grawitacja zmusiła je do ich obecnej konfiguracji. Jednym z najbardziej widocznych z tych obszarów są planetoidy trojańskie.

Te 10 000 asteroid, które gromadzą się w punktach L4 (grecki) i L5 (trojański) orbity Jowisza, nie zawiera takiej samej liczby asteroid po każdej stronie. W rzeczywistości, pomimo faktu, że obie grupy planetoid są wspólnie znane jako Trojany, Grecy faktycznie przewyższają liczebnie Trojan o około 60%.

Typowe modele ewolucji Układu Słonecznego, zwłaszcza te, które w dużym stopniu opierają się na grawitacji, nie dają takiego nierównomiernego rozmieszczenia planetoid między dwoma pozornie stabilnymi punktami grawitacyjnymi. Modele oparte na grawitacji sugerowałyby, że każda grupa asteroid powinna mieć podobną liczbę asteroid, biorąc pod uwagę, że każdy punkt jest uważany za równie stabilny. Co zatem spowodowało ten nierównomierny rozkład? Naukowcy z różnych instytucji w Chinach, Ameryce, Abu Zabi i Japonii sądzą, że mogą mieć odpowiedź na to nurtujące pytanie. Odkryli, że bardzo szybka migracja Jowisza z wewnętrznego Układu Słonecznego na jego obecną orbitę może skutkować rozbieżną liczbą asteroid w jego stabilnych punktach grawitacyjnych. Biorąc pod uwagę, że Jowisz jest jednym z dwóch obiektów systemu trojańskiego (drugą jest Słońce), scenariusz ten wydaje się prawdopodobny.

Częściowo wynika to z niektórych wcześniejszych teorii, które zaczynają zyskiwać zaufanie społeczności naukowej. Hipoteza Grand Tack, która sugeruje, że Jowisz uformował się nieco dalej niż Ziemia, a następnie wleciał do Układu Słonecznego i został katapultowany (z dużą prędkością) na swoją obecną orbitę, wydaje się dobrze pasować do dokładnie tego rodzaju szybkości migracja. W rzeczywistości ta szybka migracja jest dokładnie tym rodzajem zdarzenia, które może potencjalnie spowodować tę nierówną dystrybucję, więc badania te można traktować jako punkt w kierunku potwierdzenia samej Hipotezy Grand Tacka.

Aby jednak udowodnić swoją własną teorię, naukowcy zrobili to, co każdy dobry badacz zrobiłby, gdyby brakowało im dowodów eksperymentalnych – opracowali model. Ten konkretny model koncentruje się na tym, jak orbita Jowisza ewoluowała od czasu jej powstania, oraz w szczególności, jaki wpływ ma to na lokalną populację asteroid. Wyniki modelu były zgodne z oczekiwanymi wartościami dla populacji planetoid greckich i trojańskich.

Jednak ten model ma pewne wady. W szczególności nie uwzględnia tego, co, jeśli w ogóle, inne ewolucyjne aspekty Układu Słonecznego mogły mieć na formację trojana. Istnieje wiele innych modeli, które uwzględniają takie aspekty ewolucyjne, więc może ktoś w niedalekiej przyszłości będzie w stanie połączyć szersze modele Układu Słonecznego z modelami specyficznymi dla Jowisza i zobaczyć, jaki ma to wpływ na rozmieszczenie asteroidy.

Tajemnicza Europa odsłania sekrety przed Juno

Radosław B. AMBROŻY

W ciągu krótkiej dwugodzinnej okazji sonda kosmiczna NASA Juno uchwyciła rzadkie, dokładne spojrzenie na Europę, pokryty lodem księżyc Jowisza, który, jak się uważa, zawiera ukryty ocean – i być może pozaziemski szczep życia morskiego. Juno krąży wokół Jowisza od 2016 roku, ale ten tydzień przyniósł najlepszą okazję, aby przyjrzeć się Europie, która jest głównym celem dochodzenia sondy Europa Clipper w latach 30. XX wieku. 29 września orbiter brzęczał nad powierzchnią Księżyca z prędkością przekraczającą 23,6 km na sekundę i na wysokości 352 km .

To tak blisko, jak jakikolwiek statek kosmiczny dotarł do Europy od czasu przelotu sondy Galileo w 2000 roku.

Aparat do obrazowania JunoCam statku kosmicznego został zaprojektowany głównie do celów publicznych — a w ciągu ostatnich sześciu lat fani przetwarzania obrazu pomogli NASA w udostępnieniu społeczeństwu oszałamiających zdjęć Jowisza. Teraz robią to samo ze zdjęciami Europy wykonanymi przez JunoCam . Na pierwszym zdjęciu przesłanym przez statek kosmiczny, skupiającym się na obszarze w pobliżu równika Europy, znanym jako Annwn Regio , można dostrzec charakterystyczne grzbiety i doliny lodowej skorupy Europy. Uważa się, że pęknięcia w lodzie są spowodowane siłami pływowymi, które powstają podczas orbitowania Europy wokół Jowisza .

Naukowcy spodziewają się wykorzystać dane z JunoCam do uzyskania najostrzejszych obrazów Europy, jakie widziano do tej pory, z rozdzielczością 1 kilometra (0,6 mili) na piksel. A to nie wszystko: inne instrumenty przechwyciły dane dotyczące struktury lodowej skorupy Europy, jej składu powierzchni, jonosfery i interakcji Księżyca z magnetosferą Jowisza.

Jest to bardzo wczesny proces, ale wszystko wskazuje na to, że przelot Juno nad Europą był wielkim sukcesem. Ten pierwszy obraz to tylko przebłysk niezwykłej nowej nauki pochodzącej z całego zestawu instrumentów i czujników Juno, które pozyskiwały dane, gdy prześlizgiwaliśmy się po lodowej skorupie księżyca. powiedział główny badacz Scott Bolton, astrofizyk z Southwest Research Institute w komunikacie prasowym.

Candy Hansen, współbadaczka misji, która jest odpowiedzialna za planowanie JunoCam w Planetary Science Institute, powiedziała, że ​​nowe obrazy dadzą naukowcom lepsze wyobrażenie o tym, co bulgocze na Europie.

Zespół naukowy będzie porównywał pełny zestaw obrazów uzyskanych przez Juno z obrazami z poprzednich misji, sprawdzając, czy cechy powierzchni Europy zmieniły się w ciągu ostatnich dwóch dekad. Obrazy z JunoCam wypełnią obecną mapę geologiczną, zastępując istniejące pokrycie obszaru w niskiej rozdzielczości.powiedział Hansen.

Te zbliżenia — plus odczyty z radiometru mikrofalowego Juno — mogą wskazywać na obszary, w których lód na powierzchni Europy jest cieńszy i gdzie woda w stanie ciekłym może znajdować się w płytkich kieszeniach podpowierzchniowych. Pomoże to naukowcom zaplanować nadchodzącą misję Europa Clipper.